高中物理必修三第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步基礎(chǔ)知識手冊(帶答案)

高中物理必修三第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步基礎(chǔ)知識手冊

單選題1、某實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在鐵芯P上繞有兩個(gè)線圈A和B，如果線圈A中電流i與時(shí)間t的關(guān)系有四種情況，如選項(xiàng)圖所示，則在t1～t2這段時(shí)間內(nèi)，不能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（

）A．B．C．D．答案：A根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，即穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化。A圖中電流不變，線圈A中電流產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈B中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；B、C、D圖中電流發(fā)生改變，線圈A中電流產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流。故選A。2、關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，下列說法中正確的是（）A．磁與電緊密聯(lián)系，有磁必有電，有電必有磁B．永久磁鐵的磁性不是由運(yùn)動電荷產(chǎn)生的C．不管是磁體產(chǎn)生的磁場還是電流產(chǎn)生的磁場都起源于電荷的運(yùn)動D．根據(jù)安培分子電流假說可知，磁體內(nèi)分子電流總是存在的，因此任何磁體都不會失去磁性答案：CA．磁與電是緊密聯(lián)系的，但“磁生電”“電生磁”都有一定的條件，運(yùn)動的電荷產(chǎn)生磁場，但一個(gè)靜止的點(diǎn)電荷的周圍就沒有磁場，故A錯(cuò)誤；B．永久磁鐵的磁場也是由運(yùn)動的電荷（分子電流即電子繞原子核的運(yùn)動形成的電流）產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；C．一切磁現(xiàn)象都來源于電流或運(yùn)動電荷，不管是磁體的磁場還是電流的磁場都起源于電荷的運(yùn)動，故C正確；D．根據(jù)安培分子電流假說可知，磁體內(nèi)分子電流總是存在的。磁體有磁性的原因是由于磁體內(nèi)分子電流取向一致造成的，因此磁體內(nèi)分子電流是存在，但當(dāng)磁體受到外力擊打、加熱等條件下將會失去磁性，故D錯(cuò)誤。故選C。3、唱卡拉OK用的話筒有一種是動圈式的，它的工作原理是:在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當(dāng)聲波使膜片前后振動時(shí)，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是（

）A．動圈式話筒是利用電流的磁效應(yīng)工作的B．動圈式話筒是利用電磁感應(yīng)原理工作的C．膜片振動時(shí)，穿過金屬線圈的磁通量不變D．膜片振動時(shí)，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流答案：BAB．動圈式話筒是利用電磁感應(yīng)原理工作的，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．膜片振動時(shí)，穿過金屬線圈的磁通量發(fā)生變化，在金屬線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故CD錯(cuò)誤。故選B。4、如圖所示為一水平放置的條形磁鐵，一閉合線框abcd位于磁鐵的左端，線框平面始終與磁鐵的上表面垂直，并與磁鐵的端面平齊。當(dāng)線框由圖中位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到達(dá)位置Ⅲ時(shí)，穿過線框的磁通量變化情況為

（

）A．不發(fā)生變化B．先減少后增加C．先增加后減少D．不能確定答案：B條形磁鐵的磁感線分布如圖所示由于條形磁鐵兩端磁感線分布密集，中央磁感線分布稀疏，故線框在位置Ⅱ時(shí)磁通量最小，所以從位置Ⅰ經(jīng)位置Ⅱ到位置Ⅲ的過程中，磁通量先減少后增加。故選B。5、光子的發(fā)射和吸收過程是（）A．原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末兩個(gè)能級的能量差B．原子不能從低能級向高能級躍遷C．原子吸收光子后從低能級躍遷到高能級，放出光子后從較高能級躍遷到較低能級D．原子無論是吸收光子還是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量可大于始、末兩個(gè)能級的能量差值答案：CAB．原子從低能級向高能級躍遷要吸收光子，放出光子的能量等于原子在始、末兩個(gè)能級的能量差。故AB錯(cuò)誤；C．原子從低能級向高能級躍遷要吸收光子，從高能級自發(fā)地向低能級躍遷要放出光子。故C正確；D．不管是吸收光子還是輻射光子，光子的能量總等于兩能級之差。故D錯(cuò)誤。故選C。6、關(guān)于電磁場理論，下列說法中正確的是（）A．在電場的周圍空間一定產(chǎn)生磁場B．任何變化的電場周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場C．均勻變化的電場周圍空間產(chǎn)生變化的磁場D．周期性變化的電場在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場答案：DA．只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，同樣，只有變化的磁場才能產(chǎn)生電場，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，均勻變化的電場周圍只能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，故B錯(cuò)誤；C．變化的電場周圍不一定產(chǎn)生變化的磁場，例如均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場，故D正確。故選D。7、如圖所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ。在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（

）A．a(chǎn)b向左運(yùn)動，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BB．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時(shí)也減小C．a(chǎn)b向右運(yùn)動，同時(shí)使θ減小D．a(chǎn)b向右運(yùn)動，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角（0°<θ<90°）答案：CA．a(chǎn)b向左運(yùn)動，會使閉合回路面積變小，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，根據(jù)可能使閉合回路的磁通量保持不變，則可能不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．因閉合回路的磁通量若使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時(shí)也減小，則磁通量可能不變，則可能不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．a(chǎn)b向右運(yùn)動，會使閉合回路面積變大，同時(shí)使θ減小，根據(jù)一定能使閉合回路的磁通量變大，則一定能有感應(yīng)電流，選項(xiàng)C正確；D．a(chǎn)b向右運(yùn)動會使閉合回路面積變大，根據(jù)同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角（0°<θ<90°），則磁通量可能不變，則可能不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選C。8、如圖所示，兩半徑相同的通電圓環(huán)導(dǎo)線互相垂直地豎直放置，圓心都在O點(diǎn)，通過的電流方向如圖，電流大小都為I，其中直徑AB恰好沿東西方向，則關(guān)于圓心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向說法正確的是（

）A．水平面內(nèi)朝東偏北45°方向B．水平面內(nèi)朝東偏南45°方向C．與正東成45°斜向下方向D．與正南成45°斜向下方向答案：B根據(jù)安培定則可知，平面內(nèi)通電圓環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，即水平向南，大小為B0，垂直平面內(nèi)的通電圓環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向東，大小為B0，兩者相互垂直，根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成得知，O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為方向即為，水平面內(nèi)朝東偏南45°方向。故選B。多選題9、普朗克在1900年將“能量子”引入物理學(xué)，開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元。在下列宏觀概念中，不具有“量子化”特征的是（

）A．人的個(gè)數(shù)B．物體所受的重力C．物體的動能D．物體的長度答案：BCD“量子化”的特征是不連續(xù)：人的個(gè)數(shù)是不連續(xù)的，符合；而物體所受的重力、物體的動能、物體的長度都是連續(xù)的，不具有“量子化”特征。故選BCD。10、中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了：“方家（術(shù)士）以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意圖如圖所示。結(jié)合上述材料，下列說法正確的是（

）A．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理南極附近B．結(jié)合地球自轉(zhuǎn)方向，可以判斷出地球是帶負(fù)電的C．地球表面任意位置的磁場方向都與地面平行D．因地磁場影響，在進(jìn)行奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)，通電導(dǎo)線南北放置時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯答案：BDA．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近；故A錯(cuò)誤；B．地球自轉(zhuǎn)方向自西向東，地球的南極是地磁場的北極，由安培定則判斷可知地球是帶負(fù)電的，故B正確；C．磁場是閉合的曲線，地球磁場從南極附近發(fā)出，從北極附近進(jìn)入地球，組成閉合曲線，不是地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)安培定則可知，導(dǎo)線的磁場方向與導(dǎo)線電流的方向垂直，可知因地磁場影響，在進(jìn)行奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)，通電導(dǎo)線南北放置時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯，故D正確。故選BD。11、關(guān)于普朗克“能量量子化”的假設(shè)，下列說法正確的是（

）A．認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，是一份一份的B．認(rèn)為能量值是連續(xù)的C．認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的、連續(xù)的D．認(rèn)為微觀粒子的能量是分立的答案：AD普朗克的理論認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，是一份一份的，微觀粒子的能量是量子化的，是分立的。故選AD。12、地球上之所以存在生命，其原因之一是地球具有地磁場，該磁場可以使從太陽發(fā)出的高能帶電粒子流射向地球時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，保護(hù)了生命。地磁場的示意圖如圖所示，下列說法正確的是（

）A．地球北極相當(dāng)于條形磁鐵的北極B．地球北極相當(dāng)于條形磁鐵的南極C．兩極比赤道的磁場弱D．赤道比兩極的磁場弱答案：BDAB．地球相當(dāng)于一個(gè)大磁體，地磁的北極在地理的南極附近，地磁的南極在地理的北極附近，所以地球北極相當(dāng)于條形磁鐵的南極，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．類比條形磁鐵可知，地球赤道比兩極的磁場弱，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。13、下列各圖所描述的物理情境中，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，線圈N中B．磁鐵向鋁環(huán)A靠近，鋁環(huán)A中C．金屬框從A向B運(yùn)動，金屬框中D．銅盤在磁場中按圖示方向轉(zhuǎn)動，電阻R中答案：BCDA．由閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知，開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，穿過線圈N的磁通量保持不變，線圈N中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤；B．磁鐵向閉合的鋁環(huán)A靠近，穿過鋁環(huán)A的磁通量在增大，鋁環(huán)A中產(chǎn)生感應(yīng)電流，B正確；C．金屬框從A向B運(yùn)動，穿過金屬框的磁通量時(shí)刻在變化，金屬框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，C正確；D．銅盤在磁場中按題圖所示方向轉(zhuǎn)動，銅盤的一部分切割磁感線，與電阻R構(gòu)成的閉合回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，D正確。故選BCD。填空題14、如圖所示，是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，已知電流表的電流從正極流入時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)，裝置已完整連接且能正常工作。（1）磁鐵插入螺線管或從螺線管中拔出來的過程，可以看到，磁鐵相對于螺線管運(yùn)動的時(shí)候，電流表的指針_____（填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”），表明螺線管中_____（填“有電流”或“無電流”）產(chǎn)生；（2）如圖，N極向上抽出線圈的過程，電流表指針將_____（填“向右偏轉(zhuǎn)”或“向左偏轉(zhuǎn)”），感應(yīng)電流在線圈中心產(chǎn)生的磁場方向?yàn)開____（填“向上”或“向下”），表明感應(yīng)電流的磁場對原磁通的作用是_________。答案：

偏轉(zhuǎn)

有電流

向左偏轉(zhuǎn)

向上

阻礙磁通量的減小（1）[1][2]產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是，閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化。磁鐵插入螺線管或從螺線管中拔出來的過程，引起螺線管線圈的磁通量變化。故可以看到，磁鐵相對于螺線管運(yùn)動的時(shí)候，電流表的指針偏轉(zhuǎn)，表明螺線管中有電流產(chǎn)生。（2）[3][4][5]N極向上抽出線圈的過程，螺線管磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，此時(shí)感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場應(yīng)阻礙螺線管線圈磁通量的減小。所以感應(yīng)電流在線圈中心產(chǎn)生的磁場方向向上。再根據(jù)右手螺旋定則可以判斷出螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電流由電流表的負(fù)極流入正極流出，故此時(shí)電流表指針將向左偏轉(zhuǎn)。15、黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的______而不發(fā)生反射。答案：電磁波略16、下圖是一種利用電磁原理制作的充氣泵的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)電磁鐵通入電流時(shí)，可吸引或排斥上部的小磁體，從而帶動彈性金屬片對橡皮碗下面的氣室施加力的作用，達(dá)到充氣的目的。請回答以下問題：(1)當(dāng)電流從電磁鐵的接線柱流入時(shí)，發(fā)現(xiàn)吸引小磁體向下運(yùn)動，則電磁鐵的上端為______極，小磁體的下端為______極；(2)電磁鐵用的鐵芯可分為硬磁性材料和軟磁性材料。硬磁性材料在磁場撤去后還會有很強(qiáng)的磁性，而軟磁性材料在磁場撤去后就沒有明顯的磁性了。你認(rèn)為這種鐵芯應(yīng)該用哪種材料制作______？答案：

S

N

軟磁性材料（1）[1]

當(dāng)電流從電磁鐵的接線柱A流入時(shí)，從上向下看電流是順時(shí)針方向，根據(jù)右手螺旋定則可知電磁鐵的下端為N極，上端為S極。[2]

由異性相吸可知下端為N極。（2）[3]

根據(jù)電磁鐵的工作要求，當(dāng)沒有電流時(shí)，要讓鐵芯失去磁性，當(dāng)通電時(shí)，要有磁性，因此種鐵芯最好用軟磁性材料制作。解答題17、場是看不見、摸不著的，但我們卻可以根據(jù)它表現(xiàn)出來的性質(zhì)去認(rèn)識它、研究它；我們也常采用類比的方法去研究和認(rèn)識不同的場。（1）真空中靜止的點(diǎn)電荷，電荷量為Q，在與其相距為的位置產(chǎn)生的場強(qiáng)為E，請用電場強(qiáng)度的定義和庫侖定律推導(dǎo)；（2）1821年，安培分子電流假說開啟了近代磁學(xué)，認(rèn)為磁性源于運(yùn)動的電荷，科學(xué)的發(fā)展證實(shí)了電流元在空間可以形成磁場。根據(jù)電流元周圍存在磁場，小鑫同學(xué)大膽猜想：兩電流元之間存在相互作用的磁場力F，可能與兩點(diǎn)電荷間的靜電力類似。如圖甲所示，通有電流I1、I2的兩根導(dǎo)線平行放置且電流均向上，設(shè)和分別表示導(dǎo)線上A、B兩點(diǎn)處的電流元，A、B兩點(diǎn)相距為r。（說明：若需常量可用Km表示）a．請你根據(jù)小鑫同學(xué)的猜想，寫出兩電流元間相互作用的磁場力大小F；b．請類比電場強(qiáng)度的定義方法寫出在距電流元為r處B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，并由安培定則判斷B點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向；C．如圖乙所示，環(huán)形電流可以視為是由許多段的電流元組成，假設(shè)半徑為r的圓環(huán)形導(dǎo)線通有電流為I，試求在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。答案：（1）見解析；（2）a.

；b.

，垂直紙面向里；c.

（1）電荷量為Q的點(diǎn)電荷，在與之相距r處放一試探電荷q,根據(jù)庫侖定律，該試探電荷受到的電場力為由電場強(qiáng)度得電荷量為Q的點(diǎn)電荷，在與之相距r處電場強(qiáng)度為（2）a.

通過類比可以猜想兩電流元間相互作用的磁場力大小F可以寫為

①b.

通過類比電場強(qiáng)度的定義可寫出在距電流元I1l1為r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式為：

②將磁場力F表達(dá)式代入②式子得

③由安培定則判斷B的方向：垂直紙